Blogs
23 januari 2025
Bij het ontwerpen van een schip staat de romp centraal. Deze complexe vorm wordt vertaald naar een constructieplan: een indeling van staalplaten waarmee de scheepswerf het schip als een grote puzzel in elkaar kan zetten. Deze indeling, ook wel het “seams and butts-plan” genoemd, moet voldoen aan een groot aantal eisen en wensen.
Een goed ontwerp stelt werven in staat om snel, efficiënt en zonder specialistische kennis te bouwen. Slechte ontwerpen daarentegen leiden tot meer werk, hogere kosten en zelfs praktische beperkingen: sommige werven kunnen het ontwerp simpelweg niet uitvoeren. Het opstellen van zo’n plan kost veel tijd en mankracht, omdat elk ontwerp volledig opnieuw moet worden uitgewerkt. Dit maakt het een uitstekende kandidaat voor een “generative design”-oplossing, waarbij AI het proces automatiseert en optimaliseert.
Hoe pakken wij dit aan? Analyse en procesoptimalisatie
Een generative design-systeem bouwt voort op een diep begrip van het ontwerpproces. Bij TwentyNext werken wij nauw samen met de ingenieurs die dagelijks met deze uitdagingen te maken hebben. We analyseren documentatie, observeren het ontwerpwerk en achterhalen niet alleen de ontwerpregels, maar ook het ‘waarom’ achter deze regels.
In de praktijk komen we vaak vuistregels tegen, zoals het hanteren van grote veiligheidsmarges ‘om zeker te zitten’. Hoewel dit voor een mens logisch is, kan een AI-systeem preciezer werken: uitzonderingen kunnen direct worden geanalyseerd, zodat onnodige marges worden voorkomen. Dit resulteert vaak in betere, efficiëntere ontwerpen.
In deze fase inventariseren we de eisen en wensen aan het eindproduct:
- Eisen zijn harde beperkingen waar een ontwerp aan moet voldoen, zoals de maximale grootte van een staalplaat.
- Wensen zijn optimalisatiedoelen, zoals het minimaliseren van de totale laslengte. Hoewel dit geen harde grens heeft, is minder laswerk wel efficiënter.
Een uitdaging bij dit proces is het balanceren van conflicterende eisen en wensen. Een kortere laslengte kan bijvoorbeeld leiden tot grotere platen, die de maximale toegestane afmetingen overschrijden. Traditioneel kost het veel tijd om handmatig de optimale balans te vinden. Generative design maakt het mogelijk om duizenden opties te verkennen en ingenieurs een set gebalanceerde oplossingen te bieden.
De generative design-pijplijn
Voor de ontwikkeling van een generative design-systeem maken wij gebruik van genetische algoritmes. Deze algoritmes zijn gebaseerd op het principe van evolutie: van een initiële set oplossingen worden stapsgewijs varianten gegenereerd die steeds beter worden. Het proces bestaat uit drie hoofdonderdelen:
- Genereren van initiële oplossingen De startset bestaat uit logische oplossingen die aansluiten bij de basisvorm van de scheepsromp. Uit onze analyses bleek dat een raster van grote, rechte platen vaak een effectief startpunt is. Door willekeurige variaties in de rastergrootte aan te brengen, genereren we snel honderden varianten.
- Scorefuncties definiëren Elke oplossing wordt beoordeeld op basis van eisen en wensen. Dit gebeurt via wiskundige formules, de zogeheten scorefuncties. Een voorbeeld:
- Maximale plaatgrootte (eis): De score wordt negatief als een plaat buiten de toegestane afmetingen valt.
- Laslengte minimaliseren (wens): De totale laslengte wordt lineair berekend.
- Variaties genereren: combinaties en mutaties Nieuwe oplossingen worden gegenereerd op basis van de beste oplossingen door middel van:
- Combinaties: Twee bestaande oplossingen worden samengevoegd, bijvoorbeeld door delen van een raster te combineren.
- Mutaties: Willekeurige aanpassingen aan een oplossing, zoals het verplaatsen of toevoegen van punten, gericht op verbetering.
Met deze aanpak blijft het algoritme continu zoeken naar betere oplossingen, terwijl de variatie behouden blijft.
Het resultaat: betere ontwerpen, sneller geleverd
Het generative design-systeem levert een scala aan uitgewerkte oplossingen waarin de balans tussen eisen en wensen is geoptimaliseerd. Ingenieurs hoeven niet langer handmatig tientallen ontwerpvarianten uit te werken. Ze starten de generative design-pijplijn en krijgen direct meerdere oplossingsrichtingen voorgeschoteld. Op basis van deze opties kunnen zij een weloverwogen keuze maken en het bouwproces versnellen.
Generative design: een toekomstgerichte aanpak
Door generative design toe te passen, worden complexe ontwerptrajecten efficiënter en nauwkeuriger. Het systeem biedt niet alleen tijdswinst, maar maakt het ook mogelijk om betere ontwerpen te realiseren die praktisch uitvoerbaar zijn.
Bij TwentyNext combineren wij technische expertise met innovatieve AI-oplossingen. Door samen met uw team te werken, zorgen we ervoor dat generative design naadloos aansluit op uw processen en doelen.
Meer weten? Wilt u ontdekken hoe generative design uw ontwerpprocessen kan verbeteren? Of meer weten over hoe we dit concept op trapliften hebben toegepast? Neem contact met ons op voor een vrijblijvend gesprek.
